基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析毕业论文.doc

基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析毕业论文 目 录 摘 要 ABSTRACT 第一章 绪论 1 1.1研究背景 1 1.2太阳能发电技术的现状 1 1.3太阳能热发电技术 2 1.3.1塔式太阳能热发电技术 2 1.3.2槽式太阳能热发电技术 3 1.3.3碟式太阳能热发电技术 4 1.3.4三种热发电技术的比较 6 1.4斯特林发动机的研究现状 7 1.4.1国内发展现状 7 1.4.2国外发展现状 7 1.5本文的目的及主要研究 8 第二章 斯特林机热机绝热模型分析及计算 9 2.1斯特林热机的循环介绍 9 2.1.1理想的热力循环 9 2.1.3斯特林循环的分析计算 11 2.2 施密特循环分析法 12 2.3绝热模型分析法 13 2.3.1模型的建立 14 2.3.2建立方程组 15 2.3.2解微分方程组的方法 18 2.4有热损失的绝热模型计算方法 19 2.4.1回热器的热损失计算 19 2.4.2加热器和冷却器中的热损失 21 2.5本章小结 23 第三章：8kW斯特林发动机的绝热模型的设计与分析 24 3.1斯特林热机的参数设计 24 3.2模拟程序的流程图 25 3.3.1施密特分析结果 26 3.3.2理想绝热模型的分析结果 27 3.3.3有热损失的绝热模型分析 29 3.4本章小结 31 第四章 碟式太阳能热发电系统的设计和分析 32 4.1碟式聚光器的性能分析 32 4.4.1聚光器的性能及能量传递分析 32 4.1.2聚光器误差分析 33 4.1.3吸热器吸收能量分析 35 4.1.4聚光器－吸热器性能的计算 36 4.2太阳直射强度的确定 37 4.3聚光器－吸热器设备的设计 38 4.4碟式太阳能斯特林发电系统的参数 39 4.5本章小结 39 第五章 结论与展望 40 5.1结论 40 5.2展望 40 参考文献 41 致 谢 43 图 录 图1.1太阳能发电的分类 2 图1.2 塔式太阳能热发电系统 3 图1.3 槽式太阳能热发电 4 图1.3 槽式太阳能热发电 5 图2.1 （a）斯特林循环p-V图 （b）斯特林循环T-S图 10 图2.2 斯特林循环示意图 11 图2.4 绝热模型示意图 13 图2.4 绝热模型示意图 15 图2.5 温度分布 16 图2.6 换热器抽象模型 17 图2.7 压缩腔的抽象模型 18 图2.8 有热损失回热器的温度示意图 22 图2.9 简单热损失计算温度分布图 24 图2.10 基于绝热循环的热损失计算流程图 24 图3.1 曲柄连杆斯特林发动机示意图 27 图3.2 MATLAB模拟计算的流程图 27 图3.3 施密特分析压力分布图 29 图3.4 施密特分析p-V图 29 图3.5 绝热循环p-V图 30 图3.6 绝热循环能量图 30 图3.7 有热损失的绝热模型的温度图 32 图3.8 有热损失的绝热模型p-V图 34 图4.1 碟式聚光器示意图 34 图4.2 焦平面出能量分布 36 图4.3 存在指向误差时焦平面区域模型 36 图4.4 北京地区太阳能直射强度图 40 图4.5 下图为太阳能斯特林发电系统图 41 表 录 表1.1 三种发电技术的对比 7 表2.1 绝热模型微分方程组 19 表3.1 斯特林热机的基本参数 26 表3.2为热机参数的计算结果 28 表3.3 施密特分析结果 28 表3.4 绝热模型分析结果 29 表3.5 有热损失的绝热模型分析结果 31 表4.1 北京地区太阳直射强度表 39 表4.2 碟式太阳能热发电系统主要参数表 41 符 号 说 明 回热器的传热面积， c 用作下标时表示压缩腔的参数， ck 压缩腔和冷却器交接面处的参数 定容比热容， 定压比热容， e 用作下标时表示膨胀腔的参数， f 焦距，m G 遮盖率， 格拉晓夫数， h 用作下标时表示加热器的参数， h 换热器中的换热系数， he 加热器和膨胀腔交界面处的参数， I 太阳直射辐射量， k 用作下表时表示冷却器的参数， kr 冷却器和回热器交界面处的参数， M 工质的总质量，kg 质量流量， 换热器抽象模型中工质进口质量流量， 换热器抽象模型中工质出口质量流量， 斯坦顿数, 循环过程中填料传给工质的热量，kJ 回热器中的传热损失，kJ r 用作下标时表示回热器的参数， 气体常数， rh 回热器和加热器交界面处的参数， 开口半径，m 极轴角， 理想斯特里循环最高温度，K 理想斯特林循环最低温度,K 回热器平均温度，K 换热器抽象模型中工质进口温度，K